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截图就来自MOOC上华中科技大学《操作系统原理》
操作系统的启动过程
BIOS和主引导记录MBR
实模式和保护模式
实模式:(实地址模式,REAL MODE)
- 程序按照8086寻址方法访问0h——FFFFFh(1Mb)空间
- 寻址方式:段加偏移地址
- CPU单任务运行
保护模式(内存保护模式,PROTECTED MODE)
- 寻址方式:段和偏移量(都是32位),寻址4GB空间——段的属性:起始地址,存取属性,权限级别。。。
- 段页式寻址机制
- 虚拟地址,进程,封闭空间
- 应用程序和操作系统的运行环境都被保护
- CPU支持多任务
固件是指设备内部保存的设备“驱动程序”,通过固件,操作系统才能按照标准的设备驱动实现特定机器的运行动作,比如光驱、刻录机等都有内部固件。
固件是担任着一个系统最基础最底层工作的软件。而在硬件设备中,固件就是硬件设备的灵魂,因为一些硬件设备除了固件以外没有其它软件组成,因此固件也就决定着硬件设备的功能及性能。
固件(firmware)一般存储于设备中的电可擦除只读存储器EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM)或FLASH芯片中,一般可由用户通过特定的刷新程序进行升级的程序。一般来说,担任着一个数码产品最基础、最底层工作的软件才可以称之为固件,比如计算机主板上的基本输入/输出系统BIOS(Basic Input/output System),在以前其实更多的专业人士叫它固件。
通常这些硬件内所保存的程序是无法被用户直接读出或修改的。在以前,一般情况下是没有必要对固件进行升级操作的,即使在固件内发现了严重的Bug也必须由专业人员带着写好程序的芯片把原来机器上的更换下来。早期固件芯片一般采用了ROM设计,它的Firmware代码是在生产过程中固化的,用任何手段都无法修改。随着技术的不断发展,修改固件以适应不断更新的硬件环境成了用户们的迫切要求,所以,可重复写入的可编程可擦除只读存储器EPROM(Erasable Programmable ROM),EEPROM和flash出现了。这些芯片是可以重复刷写的,让固件得以修改和升级。
BIOS是主板上的一块可读写的EPROM或EEPROM芯片,里面装有系统的重要信息和设置系统参数的设置程序(BIOSSetup程序);CMOS是主板上的一块可读写的RAM芯片,里面装的是关于系统配置的具体参数,其内容可通过设置程序进行读写。CMOSRAM芯片靠钮扣电池供电,即使系统断电后信息也不会丢失。CMOSRAM既是BIOS设定系统参数的存放场所,又是BIOS设定系统参数的结果。
加电自检和自举
主启动记录MBR
MBR
- 存放在硬件/和软盘的首扇区
- 存放和OS启动的相关信息(Main Boot Recoed)
- 512 BYTES
- 结束:0xAA55h(这个位置不可更改)
MBR/硬盘分区/格式化
BIOS和MBR程序运行过程
(1)POST-》CMOS设置(硬盘启动)-》读取MBR-》控制权交给MBR
(2)MBR读取分区表,找到其中的活动分区,并确认其他的分区都不是活动分区,MBR读取活动分区的第一个分区(分区引导记录PBR)并且把它加载到内存中去
(3)PBR继续控制后面的引导过程
操作系统的启动过程
启动过程:
- 从加电到用户工作环境准备好的过程
1)初始引导
2)核心初始化
3)系统初始化
初始引导
目的:把OS核心装入内存并使之开始工作接管计算机系统
过程:
- 加电,JUMP POST
- 。。。BIOS中的启动程序运行
- 启动程序:读取0面0面第一扇区内容(MBR),加载MBR中的引导程序
- 引导程序:根据相关参数,读取硬盘指定位置的文件到内存;加载硬盘上的OS内核,并初始化基本参数
- OS内核:逐步加载OS剩余部分最后完全控制计算机
核心初始化
目的:OS内核初始化系统的核心数据
典型工作:各种寄存器,存储系统,页表,核心进程初始化及构建。。。
系统初始化
目的:为用户用系统做准备,是系统处于待命状态
主要工作:初始化文件系统,网络系统,控制台,图像界面。。。
举例:windows和linux初始化过程